Технология переработки нефти и газа
Переработка нефти – это процесс, заключающийся в производстве нефтепродуктов, в основном различного вида топлива и сырья для дальнейшей химической переработки.
Процесс переработки нефти начинается с ее подготовки, которая заключается в ее очистке от механических примесей (грунт, вода, соли, песок и газ) и разделении данного сырья на природный газ и нефть. Для очистки сырья в основном используют резервуары, где оно отстаивается. Для активации разделения сырье подвергается нагреву или охлаждению.
Все существующие методы переработки нефти направлены на ее разделение, в результате чего получают продукты разной характеристики и назначения.
Все способы переработки нефти делятся на первичные и вторичные. Первичная переработка нефти основана на различной температуре кипения ее составляющих элементов. Для успешного протекания данного процесса используются специальные установки, продуктами деятельности которых становятся различные нефтепродукты – от гудрона до мазута. Пример данной установки изображен на рисунке.
Рисунок 1. Схема первичной переработки нефти. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Выделяют три основных способа первичной переработки нефти:
- Однократное испарение. Данный метод подразумевает переработку нефти с помощь воздействия на нее высокой температуры. Пар, который образуется в результате этого поступает в специальный испаритель, где он отделяется от жидкости.
- Многократное испарение. При данном способе нефть подвергается нагреву несколько раз по установленному алгоритму.
- Перегонка нефти с постепенным испарением является сложным процессом, который направлен на постепенное изменение ее рабочих характеристик.
Также к методам первичной обработки относятся коксование, полимеризация, алкилирование и изомеризация.
Для первичной переработки нефти используются в основном: ректификационные колонны, трубчатые печи и теплообменные аппараты. После первичной обработки нефти, в зависимости от требований к конечному продукту определяют вторичный способ обработки. Существует три основных способа: нефтехимический, топливно-масляный и топливный.
При нефтехимическом способе получают большое количество различной продукции, от топлива до пластмасс и удобрения. При топливно-масляном способе получают не только топливо, но и смазочные масла, а также асфальт. Данный метод осуществляется с помощью процессов деасфальтизации и экстракции (разделение сырья с помощью растворителей). Целью топливного способа является получение высококачественных продуктов, таки как бензин, а также реактивное, дизельное и котельное топливо. К топливному методу относятся: гидрокрекинг, крекинг, гидроочистка и риформинг.
Гидроочистка является самым распространенным методом, она заключается в обработка сырья в водородной среде, что способствует отделению аммиака и сероводорода, которые потом удаляются.
Крекинг, риформинг и гидрокрекинг основаны на применении катализаторов различной природы для получения готового продукта.
Переработка газа
Переработка газа – это процесс производства продуктов переработки газа для дальнейшего использования (смолы, фенопласт, этан, аммиак, гелий и т.п.)
Природный газ, в отличии от нефти, не нуждается в первичной обработке, что существенно экономит затраты на его транспортировку. Чтобы получить окончательный продукт из природного газа его подвергают вторичной обработке на химических заводах, которая подразделяется на три основных способа.
Термическая переработка заключается в воздействия на газ температурой, в результате образуются непредельные углеводороды (пропилен, этилен и другие). Данный процесс протекает под высоким давление и при очень высокой температуре.
Физическая переработка основана на физико-энергетических показателях. Газ подвергается процессу сжатия, в результате чего разделяется на фракции. При переходе от низкой температуры к высокой, газ очищается от механических примесей. На нефтегазовых предприятиях часто используют компрессоры, которые позволяют перерабатывать газ прямо на месторождении, исключая необходимость его транспортировки на завод.
Химическая переработка основана на процессе перехода метана в синтезированный газ, который потом перерабатывается. Существует два основных способа химической переработки природного газа: парциальное окисление и углекислотная (или паровая) конверсия.
Парциальное окисление метана является более удобным и менее энергозатратным способом, так как скорость химической реакций при этом способе довольна высока, при этом необходимость в использовании катализаторов отпадает. Данный способ используют для превращения тяжелого сырья в остаточное топливо.
Конверсия заключается в пропускании метана через катализатор из никеля, углерод остается на нем и деактивируется.
Источник
4. Переработка нефтяных газов
Газообразные углеводороды широко используются в качестве топлива и сырья для нефтехимического синтеза. В первом случае нет необходимости разделения углеводородов на индивидуальные компоненты. Их природные смеси могут быть непосредственно использованы как целевые продукты.
Во втором случае чаще всего требуются индивидуальные углеводороды или их узкие фракции.
Разделение смеси газов на индивидуальные компоненты или пригодные для дальнейшей переработки технические фракции осуществляется следующими методами: компрессорным, абсорбционным, конденсационно-ректификационным при низких температурах, адсорбционным.
Компрессорный метод, основанный на повышении давления с последующим охлаждением, приводящим к конденсации высококипящих газов, в настоящее время применяется очень редко, в основном для подготовки газа к его транспортированию.
Абсорбционный метод состоит в промывке газа под давлением и охлаждении жидким абсорбентом. Насыщенный абсорбент поступает в десорбер, где происходит отгонка поглощённых газообразных углеводородов, которые затем охлаждают. Сконденсировавшиеся газы, в основном С3-С4, подвергают в дальнейшем ректификации.
Конденсационно-ректификационный метод (или способ низкотемпературной ректификации) состоит в использовании одновременно высокого давления и низкой температуры при сжижении и ректификации газов.
Адсорбционный метод основан на способности некоторых твёрдых веществ избирательно поглощать различные компоненты газа.
Завершающей стадией разделения газовых смесей является ректификация. Она применяется для получения индивидуальных углеводородов высокой чистоты.
Разделение газовых смесей осуществляется на сложных газофракционных установках (ГФУ).
Некоторые газы, получаемые на этих установках, поступают на последующую переработку в процессах полимеризации, алкилирования и изомеризации.
Полимеризацией и алкилированием газов крекинга, пиролиза и других процессов переработки нефтяных фракций получают дополнительно различные сорта бензинов (полимер-бензин, алкил-бензин, пиробензол), либо его высококачественные компоненты.
Каталитической полимеризацией бутиленовой фракции с последующим гидрированием образовавшегося соединения синтезируют технический изооктан, а алкилированием бутанбутиленовой фракции — алкилат. Оба этих продукта являются высокооктановыми компонентами моторных топлив.
Некоторые индивидуальные углеводороды могут быть использованы для производства топлива без какой-либо химической переработки.
Так, например, пентан и нормальный бутан после выделения из газовой смеси закачиваются в бензин для повышения их октанового числа и испаряемости. Пропан, бутан и пропан-бутановая смесь в сжиженном виде применяются как топливо для газобаллонных двигателей и для бытовых целей.
Со многих нефтеперерабатывающих, а также с газобензиновых заводов продукты (сжиженный газ, С3— и С4-фракции, газы нефтепереработки и попутный газ, парафин, ароматические углеводороды и др.) передаются для дальнейшей переработки на комбинаты нефтехимической промышленности. Эта отрасль химической промышленности осуществляет органический синтез на основе продуктов переработки нефти.
Там они разделяются специальными приёмами на индивидуальные углеводороды, которые затем перерабатываются физико-химическими или химическими методами в различные продукты.
Физико-химические методы переработки заключаются в воздействии на углеводороды в присутствии или отсутствии катализаторов высоких или низких температур, повышенных давлений и вакуума.
Химические методы основаны на действии кислот, щелочей, окислителей, галогенов, водорода и других реагентов, вызывающих протекание реакций нитрования, сульфирования, окисления, галоидирования, гидрирования, гидролиза, изомеризации, полимеризации и т. п. Эти приёмы переработки превращают углеводороды нефтяных газов в ценные химические продукты.
Источник
8. Переработка газов
Легкие углеводороды содержатся в природных горючих газах (чисто газовых, нефтяных и газоконденсатных месторождений), а также в газах, получаемых при переработке нефти.
Природные горючие газы состоят в основном из смеси парафиновых углеводородов. Кроме того, в их состав могут входить азот, углекислый газ, пары воды, сероводород, гелий.
Природные горючие газы перерабатывают на газоперерабатывающих заводах, которые строят вблизи крупных нефтяных и газовых месторождений. Предварительно газы очищают от мехпримесей (частиц пыли, песка, окалины и т.д.), осушают и очищают от сероводорода и углекислого газа. Продуктами первичной переработки природных горючих газов являются газовый бензин, сжиженные и сухие газы, технические углеводороды: этан, пропан, бутаны, пентаны.
Газы, получаемые при первичной и вторичной (особенно там, где используют термокаталитические процессы) переработке нефти, кроме предельных парафиновых углеводородов содержат и непредельные — олефины. Этим они отличаются от природных горючих газов.
8.2. Основные объекты газоперерабатывающих заводов
На газоперерабатывающих заводах (ГПЗ) с полным (законченным) технологическим циклом применяют пять основных технологических процессов:
1) прием, замер и подготовка (очистка, осушка и т.д.) газа к переработке;
2) компримирование газа до давления, необходимого для переработки;
3) отбензинивание газа, т.е. извлечение из него нестабильного газового бензина;
4) разделение нестабильного бензина на газовый бензин и индивидуальные технически чистые углеводороды (пропан, бутаны, пентаны, н-гексан);
5) хранение и отгрузка жидкой продукции завода.
Газоперерабатывающее производство может быть организовано не только как ГПЗ, но и как газоотбензинивающая установка в составе нефтегазодобывающего управления (НГДУ) или нефтеперерабатывающего завода (НПЗ). Это делается когда количество исходного сырья невелико.
Принципиальная технологическая схема ГПЗ приведена на рис. 2.4.
Газ поступает на пункт приема под давлением 0,15-0,35 МПа. Здесь сначала производят замер его количества, а затем направляют в приемные сепараторы, где от газа отделяют механические примеси (песок, пыль, продукты коррозии газопроводов) и капельную влагу. Далее газ поступает на установку очистки газа 2, где от него отделяют сероводород и углекислый газ.
Компрессорная станция 1-й ступени 3 предназначена для перекачки сырьевого («сырого») газа. Сжатие осуществляется в одну, две или три ступени газомоторными компрессорами (10 ГК, 10 ГКМ, 10 ГКН) или центробежными нагнетателями (К-380, К-980).
На отбензинивающих установках 4 сырьевой газ разделяют на нестабильный газовый бензин, отбензиненный газ и сбросной газ. Нестабильный бензин направляют на газофракционирующие установки 6. Отбензиненный («сухой») газ компрессорной станцией II-й ступени 5 закачивается в магистральный газопровод или реализуется местным потребителям. Сбросной газ используют для топливных нужд котельной и трубчатых печей.
Газофракционирующие установки 6 предназначены для разделения нестабильного бензина на газовый (стабильный) бензин и индивидуальные технически чистые углеводороды: этан, пропан, бутаны, пентаны и н-гексан. Получаемые продукты газоразделения откачивают в товарный парк 7, откуда впоследствии производится их отгрузка железнодорожным транспортом или по трубопроводам.
Источник